KR102121158B1 - 타이어 성형 장치 및 타이어 구성요소의 결합 또는 절단 방법 - Google Patents

타이어 성형 장치 및 타이어 구성요소의 결합 또는 절단 방법 Download PDF

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게리트 로이 니란드
코르넬리스-얀 오토
드리스 비스
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브이엠아이 홀랜드 비.브이.
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Abstract

본 발명은 타이어 성형 장치 및 타이어 구성요소의 결합 또는 절단 방법에 관한 것이다. 타이어 성형 장치는 요동(rocking) 라인을 따라 요동 동작으로 요동면에서 이동 가능한 요동 부재, 요동 라인에 평행하게 연장되는 병진 운동 안내부 및 상기 병진 운동 안내부를 따라 변위 가능한 캐리지를 포함하고, 요동 부재는 원의 열호(minor arc)를 획정하는 볼록 에지를 가지며, 회전 중심까지 연장되고, 상기 요동 부재는 상기 회전 중심에서 캐리지에 의해 지지되고, 상기 회전 중심을 통과하여 연장되는 회전축을 중심으로 상기 캐리지에 대해 각도 변위 가능하다.

Description

타이어 성형 장치 및 타이어 구성요소의 결합 또는 절단 방법
본 발명은 타이어 성형 장치 및 타이어 구성요소의 결합 또는 절단 방법에 관한 것이다.
WO 2016/007001 A1에는, 하부 절단 부재를 따라 요동 동작(rocking motion)으로 이동되도록 구성되고, 아치형 상부 절단 에지를 지닌 상부 절단 부재를 포함하고, 아치형 상부 절단 에지가 반경과, 이 반경의 원점에 요동 동작을 위한 회전 중심을 가지며, 회전 중심은 상부 절단 부재의 외측에 위치하는 것인 타이어 구성요소를 절단하기 위한 절단 디바이스가 개시되어 있다.
WO 2017/105220 A1에는, 아치형 프레싱 본체(pressing body)를 지닌 제1 요동 부재를 포함하고, 지지 부재 상에서 타이어 구성요소들을 결합시키는 결합 장치가 개시되어 있다. 아치형 프레싱 본체는, 역시 제1 요동 부재 외측에 위치하는 회전 중심을 획정하는 반경을 지닌 볼록한 접촉면을 갖고, 제1 요동 부재는 상기 회전 중심을 중심으로 하여 요동면에서 요동 동작으로 이동하도록 구성된다.
양자의 경우, 회전 중심의 위치는 더 이상 물리적으로 제한되지 않고, 반경은 상당히 증가될 수 있다. 따라서, 재료의 팽윤(bulging)이 방지될 수 있고, 절단 또는 결합의 질이 향상될 수 있다.
기지의 절단 디바이스 및 기지의 결합 장치 모두에 대해서 공통적인 단점은, 물리적인 회전 중심이 부재할 시에 복잡한 요동 동작이 다수의 분산형 안내부에 의해 유도되어야만 한다는 것이다. 양자의 경우, 요동 동작은 아치형 구동 레일과, 이 아치형 구동 레일 위에서 주행하는 구동 휠 간의 상호 작용을 통해 요동 부재에 부여된다. 한편, 각각의 사이클로이드 경로를 따른 요동 부재의 엔드포인트 동작을 유도하기 위해 추가의 안내부가 요구된다. 구동 휠, 아치형 구동 레일 및 상기 안내부 간의 임의의 부정확도는 디바이스의 다양한 구성요소들 사이의 마찰, 비틀림 및/또는 인장을 초래하고, 이는 상기 구성요소들의 수명을 단축시킨다. 마찰은 윤활에 의해 저감될 수 있다. 그러나, 윤활제는 타이어 구성요소의 재료를 오염시킬 수 있다.
본 발명의 목적은, 전술한 단점들 중 적어도 하나가 해결된 타이어 성형 장치 및 타이어 구성요소의 결합 또는 절단 방법을 제공하는 것이다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은 타이어 구성요소의 결합 또는 절단을 위한 타이어 성형 장치로서, 타이어 성형 장치는 타이어 구성요소를 결합 또는 절단하기 위해 요동 라인을 따라 요동 동작으로 요동면에서 이동 가능한 요동 부재를 포함하고, 타이어 성형 장치는 요동 라인에 평행한 병진 방향으로 연장되는 병진 운동 안내부와, 상기 병진 운동 안내부를 따라 상기 병진 방향으로 병진식으로 변위 가능한 캐리지를 포함하며, 상기 요동 부재는 메인 본체를 포함하며, 이 메인 본체는 일단부에 원의 열호(minor arc)를 획정하는 볼록 에지를 갖고, 타단부에서 적어도, 상기 원과 동심인 회전 중심까지 연장되며, 요동 부재는 회전 중심에서 캐리지에 의해 지지되고, 상기 회전 중심을 통과하여 요동면에 수직하게 연장되는 회전축을 중심으로 상기 캐리지에 대해 각도 변위 가능한 것인 타이어 성형 장치를 제공한다.
볼록 에지와 회전 중심 사이에 매우 큰 반경이 요구되는 몇몇 경우에는, 요동 부재를 회전 중심에서 캐리지에 물리적으로 연결하는 것이 불가능할 수 있다. 이러한 경우, 종래기술의 장치가 사용될 수 있고, 그 단점은 당연시된다. 본 발명은, 타이어 성형 프로세스에 관한 요건이 보다 작은 반경이 사용되는 것을 가능하게 하거나, 장치의 크기가 문제되지 않는 특별한 경우에 관한 것이다. 이러한 경우, 요동 부재가 물리적으로 회전 중심까지 연장되고 회전 중심에서 캐리지에 의해 지지되는 것에 의해 보다 정확한 커플링이 이루어질 수 있다. 상기 커플링에서의 마찰 및 공차가 감소될 수 있기 때문에, 보다 적은 윤활이 요구되고, 타이어 구성요소의 재료가 오염될 가능성이 상당히 감소될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 타이어 성형 장치는 회전축을 중심으로 한 요동 부재이 각도 변위 - 병진 방향으로의 캐리지의 병진 변위와 조합되어 요동 동작을 초래함 - 를 제어하는 회전 운동 안내부를 포함한다. 회전 중심에 대한 요동 부재의 형상은, 요동 부재의 질량 중심이 요동 동작 동안에 변위함을 의미한다. 회전 운동 안내부는, 요동 부재의 질량 중심의 위치가 변하는 것과 무관하게 병진 변위에 대한 요동 부재의 적절한 및/또는 일정한 회전을 보장하기 위해 마련된다. 그렇게 함으로써, 회전 운동 안내부는 요동 라인에서 타이어 구성요소에 대하여 요동 부재가 미끄러지는 것을 더욱 제어하거나 감소시킬 수 있다.
바람직한 실시예에서, 회전 운동 안내부는 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위 대 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위의 비를 1:1로 제어하도록 구성된다. 따라서, 요동 라인에서의 요동 부재와 타이어 구성요소 간의 미끄러짐이 효율적으로 방지될 수 있다,
변형예에서, 회전 운동 안내부는 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위 대 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위의 비를 1:0.9 내지 1:1.1의 범위 내로 제어하도록 구성된다. 1:1 비로부터 약간 벗어나면, 소량의 미끄러짐이 발생할 수 있고, 이때의 마찰을 이용하여 타이어 구성요소에 (작은) 방향성이 있는 힘을 가할 수 있는데, 예컨대 보다 양호한 접속(splice)이 이루어지거나, 접속된 타이어 구성요소들 사이의 천이부에서의 돌출 또는 만입을 방지하거나, 재료들의 분할을 방지할 수 있다.
그 추가의 실시예에서, 회전 운동 안내부는 요동 동작 동안에 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위와 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위의 비를 가변적으로 제어하도록 구성된다. 따라서, 미끄러짐과 이 미끄러짐으로 인해 발생되는 마찰은 요동 동작 전반에 걸쳐 가변적으로 제어될 수 있다.
다른 실시예에서, 회전 운동 안내부는 제어 동작을 제공하는 액추에이터와, 액추에이터를 요동 부재에 연결하여 상기 제어 동작을 요동 부재에 부여하는 연결 부재를 포함한다. 회전 운동 안내부는 이에 따라 요동 부재의 회전을 능동적으로 제어할 수 있다.
그 실시예에서, 액추에이터는 회전식 제어 동작을 제공하는 회전식 액추에이터이며, 이 경우에 회전 운동 안내부는 회전식 제어 동작을 왕복 운동식 제어 동작으로 변환하는 크랭크샤프트를 포함한다. 왕복 운동식 제어 동작은 요동 동작을 정확하게 제어하는 데 효율적으로 사용될 수 있다.
그 추가의 실시예에서, 연결 부재는 크랭크샤프트를 회전 중심으로부터 이격된 제어 포인트에서 요동 부재에 연결하는 로드(rod)를 더 포함한다. 왕복 운동식 제어 동작은 이에 따라 상기 제어 포인트에 도입되어, 상기 제어 포인트가 사이클로이드 경로 또는 거의 사이클로이드 경로를 따라 이동하게 할 수 있다.
바람직하게는, 로드는 제어 포인트가 요동 동작 중에 사이클로이드 경로를 따라 이동되게 하도록 구성되고, 제어 포인트는 요동 동작 중에 사이클로이드 경로 내의 커스프(cusp)를 통과해 이동하도록 배치된다. 제어 포인트가 사이클로이드 경로 내의 커스프를 통과해 이동할 때, 제어 포인트의 이동 방향은 커프스에서 역전되고, 커스프 전후에 제어 포인트가 이동하는 사이클로이드 경로는 비교적 유사하며, 이에 의해 크랭크샤프트의 범위를 보다 효율적으로 이용한다.
변형예에서, 회전 운동 안내부는 병진 운동 안내부에 대해 고정 위치에 있는 안내 슬롯 또는 안내 릿지를 포함하고, 회전 운동 안내부는, 요동 부재에 대해 고정 위치에 있는 회전 중심으로부터 이격되고, 안내 슬롯 또는 안내 릿지와 맞물려, 병진 방향으로의 캐리지의 병진 변위 중에 이들을 따르도록 구성된 안내 롤러를 더 포함한다. 바람직하게는, 안내 슬롯 또는 안내 릿지는 요동 동작 중에 안내 롤러가 따르는 사이클로이드 경로를 따라 연장된다. 안내 슬롯 또는 안내 릿지와 안내 롤러 간의 상호 작용은 수동적인 회전 제어로 볼 수 있으며, 이는 회전이 임의의 능동적인 피동부 없이 회전 운동 안내부에 의해 제어될 수 있음을 의미한다.
추가의 실시예에서, 타이어 성형 장치는 요동 라인에 수직한 높이 방향으로 연장되는 높이 조정 안내부를 더 포함하고, 요동 부재는 상기 높이 조정 안내부를 따라 상기 높이 방향으로 이동 가능하다. 따라서, 요동 부재와, 요동 라인에서 타이어 구성요소를 지지하는 지지 부재 사이의 갭이 조정될 수 있고, 이에 따라 타이어 성형 장치가 타이어 구성요소의 다양한 두께에 대해 조정될 수 있다. 이것은 특히, 요동 라인 반대측에서 지지 부재가 높이 방향으로 조정될 수 없는 경우에 편리하다.
그 실시예에서, 높이 조정 안내부는 요동 부재를 캐리지에 대해 높이 방향으로 이동시키기 위해 캐리지와 요동 부재 사이에 배치된다. 따라서, 캐리지와 요동 부재를 이동시키는 대신에, 단지 요동 부재만이 리프팅되어야만 한다.
그 실시예에서, 타이어 성형 장치는, 받침(abutment) 위치에서 캐리지에 대해 고정 가능하고, 상기 받침 위치에서 상기 요동 부재를 위한 하한에 요동 부재를 떠받치도록 구성되는 받침 부재를 더 포함한다. 따라서, 적어도, 캐리지에 대한 요동 부재의 하한이 고정될 수 있다.
그 실시예에서, 받침 부재는 상기 요동 부재를 위한 하한을 조정하기 위해 높이 방향과 평행하거나 높이 방향을 가로지르는 조정 방향으로 조정 가능하다. 요동 부재의 하한을 조정하는 것에 의해, 상기 높이 방향으로의 요동 부재와 요동 라인 사이의 갭이 설정될 수 있다.
그 바람직한 실시예에서, 타이어 성형 장치는 조정 부재를 더 포함하며, 이 조정 부재는 캐리지가 조정 부재로 이동할 때에 받침 부재와 접촉하도록 병진 운동 안내부에 대해 고정 위치에 있으며, 조정 부재는 상기 접촉을 통해 받침 부재를 조정 방향으로 변위시키도록 구성된다. 따라서, 능동 구동식 조정 부재가 요구되지 않으며, 받침 부재에 의해 획정되는 하한은, 단지 캐리지를 조정 부재에 대해 이동시키는 것에 의해 용이하게 설정될 수 있다.
추가의 실시예에서, 타이어 성형 장치는, 요동 부재 옆에서 타이어 구성요소를 요동 부재에 대하여 요동 라인에 유지하도록 요동면의 양측부에서 요동 라인에 평행하게 연장되는 제1 클램핑 부재 및 제2 클램핑 부재를 더 포함한다. 클램핑 부재는, 요동 동작 중에 타이어 구성요소의 비교적 점착성 있는 재료가 요동 부재에 점착되는 것을 방지할 수 있다.
그 실시예에서, 제1 클램핑 부재와 제2 클램핑 부재는 요동 라인으로부터 멀어지게 이동 가능하다. 이것은, 예컨대 요동 라인에서 (예컨대, 적절한 센서의 사용을 통해) 불규칙성이 검출될 때에 타이어 성형 장치의 유지 보수 또는 검사를 가능하게 한다.
바람직한 실시예에서, 볼록 에지는 접속 에지이다. 따라서, 타이어 성형 장치는 타이어 구성요소의 결합, 접속 또는 스티칭을 위해 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 볼록 에지는 절단 에지이다. 따라서, 타이어 성형 장치는 타이어 구성요소를 절단하는 데 사용될 수 있다.
추가의 실시예에서, 요동 부재는 회전 중심과 볼록 에지 사이의 반경을 갖고, 이 경우에 볼록 에지는 2 라디안 미만의 길이를 갖는다. 바람직하게는, 볼록 에지는 1 라디안 미만의 길이를 갖는다. 따라서, 볼록 에지는 단지 원의 부분 원주에만 걸쳐 있다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 실시예들 중 어느 하나의 실시예에 따른 타이어 성형 장치를 사용하여 타이어 구성요소를 결합 또는 절단하는 방법으로서,
하나 이상의 타이어 구성요소를 요동 라인에서 지지하는 단계; 및
병진 운동 안내부를 따라 병진 방향으로 캐리지를 병진식으로 변위시키는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
상기 방법과 그 실시예는 전술한 타이어 성형 장치에 관한 것이고, 이에 따라 동일한 기술적 장점을 가지므로, 이후 반복하지 않겠다.
상기 방법의 바람직한 실시예에서, 타이어 성형 장치는 회전 운동 안내부를 포함하고, 상기 방법은 회전 운동 안내부를 사용하여 회전축을 중심으로 한 요동 부재의 각도 변위 - 병진 방향으로의 캐리지의 병진 변위와 조합되어 요동 동작을 초래함 - 를 제어하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 바람직한 실시예에서, 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위 대 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위는 1:1의 비로 제어된다.
상기 방법의 변형예에서, 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위 대 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위의 비는 1:0.9 내지 1:1.1 범위 내로 제어된다.
그 바람직한 실시예에서, 요동 동작 동안에 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위와 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위의 비는 가변적으로 제어된다.
상기 방법의 다른 실시예에서, 볼록 에지는 접속 에지이고, 이 경우에 상기 방법은 타이어 구성요소를 상기 요동 동작에 의해 접속시키는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 변형예에서, 볼록 에지는 절단 에지이고, 이 경우에 상기 방법은 타이어 구성요소를 상기 요동 동작에 의해 절단하는 단계를 더 포함한다.
본 명세서에서 설명되고 제시되는 다양한 양태와 피쳐(feature)는 가능하기만 하다면 개별적으로 적용될 수 있다. 이들 개별 앙태, 특히 첨부된 종속항에 기술된 양태 및 피쳐는 분할 특허 출원의 대상이 될 수 있다.
첨부된 개략도에 도시한 예시적인 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하겠다.
도 1, 도 2 및 도 3은 요동 동작 단계 중의, 본 발명의 제1 실시예에 따른, 타이어 구성요소의 결합 또는 절단을 위한 타이어 성형 장치의 정면도이고,
도 4는 도 2에 따른 타이어 성형 장치의 후방도이며,
도 5는 도 2의 선 V-V에 따른 타이어 성형 장치의 단면도이고,
도 6, 도 7 및 도 8은 요동 동작 단계 중의, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이어 구성요소의 결합 또는 절단을 위한 대안의 타이어 성형 장치의 정면도이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 하나 이상의 타이어 구성요소(9)를 결합, 스티칭 또는 접속시키는 타이어 성형 장치(1)를 보여준다. 대안으로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 성형 장치(1)는 하나 이상의 타이어 구성요소(9)를 절단하기 위해 약간 상이한 구성으로 사용될 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 타이어 성형 장치(1)는 요동 부재(2)와, 상기 요동 부재(2)를, 예컨대 공장 바닥에서 지지하기 위한 베이스(3), 예컨대 프레임을 포함한다. 요동 부재(2)는 요동 라인(L)을 따라 요동 동작으로 요동면(P)에서 베이스(3)에 대해 이동 가능하다. 요동 동작은 요동 라인(L)에 걸친 요동 부재(2)의 부분적인 또는 왕복 롤링 동작이다. 요동 부재(2)에 대하여 요동 라인(L) 반대측에, 요동 라인(L)에서 하나 이상의 타이어 구성요소(9)를 지지하는 지지 부재(4)가 마련된다. 지지 부재(4)는, 예컨대 타이어 구성요소(9)를 상류 스테이션으로부터 결합 또는 절단을 위한 타이어 성형 장치(1) 측으로 공급하는 컨베이어일 수 있다. 대안으로서, 지지 부재(4)는 요동 부재(2)와 협력하여 타이어 구성요소(9)를 결합시키기 위해 타이어 성형 장치(1)와 연관된 테이블 또는 플랫폼일 수 있다. 타이어 구성요소(9)를 절단할 때, 지지 부재(4)는 타이어 구성요소(9)를 절단하기 위해 요동 부재(2)와 협력하는 고정식 절단 바아일 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3에서 가장 잘 볼 수 있다시피, 요동 부재(2)는 메인 본체(20)를 포함하며, 이 메인 본체는 일단부에 있는 볼록 에지 - 원(C)의 열호를 획정하고/획정하거나 열호를 따라 연장됨 - 를 특징으로 한다. 열호는 일반적으로, 반원보다 작은, 예컨대 180도 미만 또는 Pi 라디안 미만인 원의 폐쇄형 원호로서 이해된다. 따라서, 볼록 에지(21)는 180도 미만 또는 Pi 라디안 미만의 원주 길이를 갖는다. 바람직하게는, 볼록 에지(21)의 원주 길이는 2 라디안 미만이고, 가장 바람직하게는 1 라디안 미만이다. 볼록 에지(21) 반대측의 타단부에서, 메인 본체(2)는 적어도, 상기 원(C)에 대해 동심으로 위치하는 회전축(X)까지 연장된다. 특히, 메인 본체(2)는 볼록 에지(21)를 상기 회전축(X)에 물리적으로 연결하기 위해 볼록 에지(21)에서부터 회전축(X)까지 적어도 반경(R)에 걸쳐 연장된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 요동 부재(2)의 메인 본체(20)는 원(C)의 파이(pie) 형상 섹션과 거의 유사하다. 그러나, 메인 본체(20)는 이 메인 본체의 일단부에 있는 볼록 에지(21)가 유지되기만 하면, 중량 감소 또는 소형화를 이유로 대안의 형상을 가질 수도 있다. 메인 본체(20)에는, 요동 부재(2)의 전체 중량을 저감하기 위해, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 구멍 또는 슬롯이 마련될 수 있다
도 5의 단면도에 도시한 바와 같이, 요동 부재(2)의 볼록 에지(21)는 타이어 구성요소(9)의 결합, 스티칭 또는 접속을 위해 볼록 프레싱면에 의해 형성된다. 대안으로서, 볼록 에지(21)는 타이어 구성요소(9)를 절단하기 위한 목적으로 절단 에지 또는 나이프 에지로서 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 3에서 가장 잘 볼 수 있다시피, 볼록 에지(21)는, 요동 부재(2)의 메인 본체(20)에 착탈식으로 부착되고, 유지 보수를 위해 또는 결합 공정과 절단 공정 간에서 전환될 때에 용이하게 교체 가능한 환형 요소(22)의 일부일 수 있다.
선택적으로, 요동 부재(2)에는, 이후에 설명하게 될 방식으로 요동 부재(2)의 중심 위치를 교정하기 위한 교정 요소(23)가 더욱 마련될 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 타이어 성형 장치(1)에는, 베이스(3)에 고정식으로 장착되고, 요동 라인(L)과 평행한 병진 방향(T)으로 연장되는 병진 운동 안내부(5)가 마련된다. 이 예시적인 실시예에서, 병진 운동 안내부(5)는 2개의 선형 연장 슬라이드 레일(51, 52)에 의해 형성된다. 타이어 성형 장치(1)는, 상기 병진 운동 안내부(5)를 따라 상기 병진 방향(T)으로 병진식으로 변위 가능한 캐리지(6)를 더 포함한다. 도 1 및 도 3의 극단 위치들 사이에서의 병진 방향(T)으로의 캐리지(6)의 병진 변위는 도 1에서 거리 화살표(F)로 개략적으로 도시되어 있다. 캐리지(6)는 요동 부재(2)를 그 회전 중심(X)에서 지지하도록 또는 요동 부재(2)를 그 회전축(X)으로부터 현수하도록 구성된다. 요동 부재(2)는, 회전 중심(X)을 관통하여 요동면(P)에 수직하게 연장되는 회전축을 중심으로 회전 방향(W)으로 상기 캐리지(6)에 대해 각도 변위 가능하도록 회전 중심(X)에서 캐리지(6)에 회전 가능하게 커플링된다. 각도 변위는 도 1에서 각도 거리 화살표(G)로 개략적으로 도시되어 있다. 볼록 에지(21)에서의 각도 변위(G)는 요동 라인(L)을 따라 상기 볼록 에지(21)가 이동하는 거리, 즉 요동 부재(2)에 의해 프레싱 또는 절단되는 타이어 구성요소(들)의 길이와 동일하거나 실질적으로 동일하다. 회전 중심(X)과 회전축이 일치할 때, 이들 모두는 이후에 참조부호 X로 인용될 것이다. 요동 부재(2)와 캐리지(6) 사이에서 회전 중심(X)에 또는 회전 중심(X)에 근접하게 동심으로 베어링 또는 다른 적절한 저마찰 회전 기구를 마련하는 것에 의해 회전 가능한 커플링이 얻어질 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3에서 가장 잘 볼 수 있다시피, 타이어 성형 장치(1)는 회전축(X)을 중심으로 한 회전 방향(W)으로의 요동 부재(2)의 각도 변위(G)를 제어하기 위한 회전 운동 안내부(7)를 더 포함한다. 특히, 회전 운동 안내부(7)는, 회전 방향(W)으로의 각도 변위(G)가 병진 방향(T)으로의 캐리지(6)의 병진 변위(T)와 조합되어 소망하는 요동 부재(2)의 요동 동작을 초래하는 방식으로 상기 각도 변위를 제어하도록 구성된다. 요동 라인(L)에 대한 볼록 에지(21)의 미끄러짐 없이 완벽한 요동 동작을 얻기 위해, 회전 운동 안내부(7)는 라디안 단위의 각도 변위(G)를 라디안 단위의 병진 방향(T)으로의 병진 변위(F)와 동일하게, 즉 라디안 단위의 요동 부재(2)의 각도 변위(G)와 라디안 단위의 캐리지(6)의 병진 변위(T) 간의 비가 1:1이 되게 제어하도록 구성된다.
회전 운동 안내부(7)는 제어 동작을 능동적으로 제공하는 액추에이터(70)와, 액추에이터(70)를 요동 부재(2)에 연결하여 상기 제어 동작을 요동 부재(2)에 부여하는 연결 부재(71)를 포함한다. 연결 부재(71)는, 바람직하게는 병진 방향(T)으로 요동 부재(2)의 일측면에 위치하는 액추에이터(70) 측으로 요동면(P) 내로 또는 요동면과 평행하게, 병진 방향(T)과 다소 평행한 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 액추에이터(70)는 바람직하게는 제어 동작이 조정될 수 있도록 제어 가능하다. 따라서, 액추에이터(70)는 완벽한 요동 동작으로부터, (약간의) 편차, 예컨대 10 퍼센트 범위 내의 편차를 가능하게 할 수 있고, 이에 따라 약간의 마찰이 요동 라인(L)에서 볼록 에지(21)와 타이어 구성요소(9) 사이에 발생할 수 있다. 상기 마찰은 종래 요동 라인(L)과 평행하거나 실질적으로 평행한 방향으로 타이어 구성요소(9)에 (작은) 방향성이 있는 힘을 가하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 액추에이터(70)는 라디안 단위의 요동 부재(2)의 각도 변위(G)와 라디안 단위의 캐리지(60)의 병진 변위(F) 간의 비를 1:0.9 내지 1:1.1 범위 내로 제어할 수 있다.
바람직하게는, 액추에이터(70)는 요동 동작 동안에 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위와 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위의 비를 가변적으로 제어하기 위해, 예컨대 서보모터를 사용하여 연속 조정 가능하다. 따라서, 상기 비는 요동 동작 동안에 또는 그 일부 동안에 연속 조정 가능할 수 있다. 상기 비는, 요동 부재(2)가 하나 이상의 타이어 구성요소(9)의 재료의 에지에 접근하거나 이 에지에 걸쳐 이동할 때, 예컨대 타이어 구성요소의 팁 섹션들의 결합 중에 소위 ‘도그 이어(dog ears)’의 형성을 방지하기 위해 조정될 수 있다.
이 예시적인 실시예에서, 액추에이터(70)는 회전식 제어 동작을 제공하는 회전식 액추에이터이다. 결과적으로, 회전 운동 안내부(7)는 회전식 제어 동작을 왕복 운동식 제어 동작으로 변환하는 크랭크샤프트(72)를 포함하고, 연결 부재(71)는 제1 단부(73)가 크랭크샤프트(72)에 힌지식으로 연결되며, 제2 단부(72)가 제어 포인트(D)에서 요동 부재(2)에 힌지식으로 연결되도록 적절한 형상을 갖는 강성 바아이다. 제어 포인트(D)는, 도 1, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 위치들 사이에서 요동 부재(2)의 요동 동작을 안내하는 동안에 사이클로이드 경로(B)로 이동함에 주목하라. 바람직하게는, 상기 제어 포인트(D)는 요동 동작 중에 사이클로이드 경로(B) 내의 커스프(A)를 통과해 이동한다. 이 예시적인 실시예에서, 커스프(A)는 요동 부재(2)의 중심 위치에 위치한다.
요동 부재(2)의 중심 위치에 대한 액추에이터(70)의 중심 위치를 교정하기 위해, 요동 부재(2)는, 예컨대 중력의 영향 하에서 도 2의 중심 위치로 복귀 가능하다. 요동 부재(2)가 중심 위치로 회전될 때, 전술한 교정 요소(23)는 요동 부재(2)를 회전축(X)을 중심으로 한 회전에 대하여 일시 고정하기 위해 사용된다. 이 예시적인 실시예에서, 교정 부재(23)는 캐리지(6)에 있는 대응하는 교정 구멍(도시하지 않음)에 삽입되는 핀이다. 요동 부재(2)의 중심 위치가 고정될 때, 액추에이터(70)는 정확하게 교정될 수 있다. 교정 후, 교정 요소(23)는 제거되고, 요동 부재(2)는 회전축(X)을 중심으로 다시 회전 가능하다.
도 4의 후방도에 도시한 바와 같이, 타이어 성형 장치(1)에는 높이 조정 안내부(61)가 마련되며, 높이 조정 안내부는 캐리지(6)와 요동 부재(2) 사이에서 요동 라인(L)에 수직한 높이 방향(H)으로 연장된다. 이 예시적인 실시예에서, 높이 조정 안내부(61)는 2개의 슬라이드 레일에 의해 형성된다. 요동 부재(2)는 캐리지(6)에 대해 요동 부재(2)의 높이를 조정하도록 상기 높이 조정 안내부(61)를 따라 상기 높이 방향(H)으로 이동 가능하다. 특히, 높이 방향(H)으로 요동 부재(2)를 이동시키는 것에 의해, 도 1, 도 2 및 도 3에서 볼록 에지(21)와 지지 부재(4) 사이의 갭이 결합 공정 중에 다양한 두께의 타이어 구성요소(9)를 수용하도록 조정될 수 있다. 타이어 구성요소를 절단할 때, 요동 부재(2)의 높이는, 볼록 에지(21)가 높이 방향(H)으로 지지 부재(4), 예컨대 절삭 바아와 조정 가능하게 중첩되거나 네거티브 갭을 갖도록 조정될 수 있다.
도 4에 더욱 도시한 바와 같이, 타이어 성형 장치(1)는 캐리지(6)에 대해 받침 위치에 고정 가능한 받침 부재(62)를 포함한다. 받침 부재(62)는 상기 받침 위치에서 상기 요동 부재(2)를 위한 하한에 요동 부재(2)를 떠받치도록 구성된다. 받침 부재(62)는 상기 요동 부재(2)의 하한을 조정하기 위해 높이 방향(H)과 평행하거나 높이 방향을 가로지르는 조정 방향(E)으로 조정 가능하다. 이 예시적인 실시예에서, 받침 부재(62)는 조정 방향(E)으로 연장되는 조정 레일(63)을 따라 이동 가능한 웨지 형상 플레이트이다. 바람직하게는, 받침 부재(62)는 그 위치가 제동 부재(64)에 의해 고정될 때까지 조정 레일(63)을 따라 자유롭게 이동 가능하다. 선택적으로, 받침 부재(62)는 조정 레일(63)의 최하위 위치로 이동되도록 압박 부재(68)에 의해 압박될 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 자유롭게 이동 가능한 받침 부재(62)의 위치를 조정하기 위해 조정 부재(65)가 마련된다. 조정 부재(65)는, 캐리지(6)가 조정 부재(65) 측으로 이동할 때에 받침 부재(62)와 접촉하도록 병진 운동 안내부(5)에 대해 고정 위치에 있다. 조정 부재(65)와 받침 부재(62)가 병진 방향(T)으로 접촉할 시, 조정 부재(65)는 받침 부재(62)를 상기 접촉을 통해 조정 방향(E)으로 변위시키도록 구성된다. 받침 부재(62)는 제동 부재(64)를 활성화시키는 것에 의해 상기 접촉을 통해 설정된 위치에 고정될 수 있다.
선택적으로, 받침 부재(62)는, 예컨대 압박 부재(68)가 받침 부재(62)와 직접 맞물리는 선형 구동부로 대체되는 경우에 받침 제어에 의해 능동적으로 위치 설정될 수 있다.
도 4는 높이 방향(H)으로 요동 부재(2)의 위치를 능동적으로 설정하기 위한 하나 이상의 피스톤(66)을 보여준다는 점에 더욱 주목하라. 이 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 피스톤(66)은 캐리지(6)와, 높이 조정 안내부(61)를 지탱하는 높이 조정 브라켓(69) 사이에 배치된다. 상기 하나 이상의 피스톤(66)도 또한, 예컨대 타이어 구성요소(9)에서 불규칙성이 발견될 때에 높이 방향(H)으로의 요동 부재(2)의 이동을 흡수하는 안전 장치(failsafe)로서 사용될 수 있다. 도 4는, 높이 조정 브라켓(69)과 높이 조정 안내부(61) 사이에 있는, 요동 부재(2)에 대한 하중을 검출하는 선택적인 로드 셀(67)을 더 보여준다. 로드 셀(67)은 이 로드 셀(67)의 신호에 응답하여 높이 방향(H)에서의 요동 부재(2)의 높이를 가변적으로 조정하기 위해 하나 이상의 피스톤(66)에 작동 가능하게 연결될 수 있다.
도 5의 단면도에서 가장 잘 볼 수 있다시피, 타이어 성형 장치(1)는, 요동면(P)의 양측면에서 요동 라인(L)에 평행하게 연장되는 제1 클램핑 부재(81) 및 제2 클램핑 부재(82)를 더 포함한다. 요동 동작 중에, 여전히 점착성이 있을 수 있는 타이어 구성요소(9)의 재료는 요동 부재(2)에 점착하는 경향이 있다. 그 결과, 타이어 구성요소(9)는 적어도 부분적으로 지지 부재(4)로부터 리프팅될 수 있고, 이는 결합 또는 절단의 질을 감소시킬 가능성이 있다. 클램핑 부재(81, 82)는 타이어 구성요소(9)를 요동 부재(2)와 함께 요동 라인(L)에서 유지하는 것에 의해 이러한 악영향을 적어도 부분적으로 완화하도록 구성된다. 도시한 위치에서, 클램핑 부재(81, 82)들은 타이어 구성요소(9)를 요동 부재(2)로부터 효율적으로 박리할 수 있다. 도 1, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 클램핑 부재(81)(82는 도면에서 보이지 않음)는 후퇴 구동부(83), 예컨대 공압 실린더 세트 상에 장착되어, 예컨대 검사 또는 보수 관리를 목적으로 클램핑 부재(81, 82)를 요동 라인(L)에서 지지 부재(4)로부터 멀어지게 후퇴 또는 리프팅한다.
도 6, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 대안의 타이어 성형 장치(101)를 보여준다. 대안의 타이어 성형 장치(101)는 대안의 회전 운동 안내부(107)를 갖는다는 점에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 성형 장치(1)와 상이하다. 상기 대안의 회전 운동 안내부(107)는 병진 운동 안내부(105)에 대해 고정 위치에 있는 안내 슬롯 또는 안내 릿지(170)를 포함한다. 요동 부재(102)도 역시, 병진 방향(T)으로 상기 병진 운동 안내부(105)를 통해 병진식으로 변위 가능한 캐리지(106)에 의해 지지된다. 그러나, 회전 운동 안내부(107)는 요동 부재(102)에 대해 고정 위치에 있는 회전 중심(X)으로부터 이격된 안내 롤러(171)를 더 포함한다. 바람직하게는, 안내 롤러(171)는 요동 부재(102)에 견고하게 연결된 안내 아암(172)의 원위단에 배치된다. 안내 롤러(171)는 안내 슬롯 또는 안내 릿지(170)와 맞물려, 병진 방향(T)으로의 캐리지(106)의 병진 변위(F) 중에 안내 슬롯 또는 안내 릿지를 따르도록 구성된다. 안내 슬롯 또는 안내 릿지(170)는 소망하는 요동 동작을 수행하기 위해 상기 안내 롤러(171)가 따르는 사이클로이드 경로(B)를 따라 연장된다.
각각의 사이클로이드 경로를 따라 요동 부재(102)의 포인트를 안내하기만 한다면, 상이한 형상 및/또는 개수의 안내 슬롯 및/또는 안내 릿지가 사용될 수 있다.
상기 설명은 바람직한 실시예의 공정을 예시하는 것을 포함하고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다는 점을 이해해야만 한다. 상기 설명으로부터, 본 발명의 사상이 속하는 당업계의 숙련자들에게 다양한 변형이 명백할 것이다.
예컨대, WO 2016/007001 Al 및 WO 2017/105220 Al에 개시된 바와 같은, 예컨대 지지 부재를 전술한 요동 부재의 반대측에 있고 전술한 요동 부재와 협력하는 추가의 요동 부재로 대체하거나, 수직면에 대해 경사각을 둔 상이한 요동면에서 요동 라인의 동일한 측면에 2개의 요동 부재를 구비하거나 또는 원통형 지지 부재, 예컨대 드럼과 협력하는 대안의 구성이 본 발명에 따른 타이어 성형 장치(1, 101)에 동등하게 적용될 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다.
1 : 타이어 성형 장치 2 : 요동 부재
20 : 메인 본체 21 : 볼록 에지
22 : 환형 요소 23 : 교정 요소
3 : 베이스 4 : 지지 부재
5 : 병진 운동 안내부 51 : 슬라이드 레일
52 : 슬라이드 레일 6 : 캐리지
61 : 높이 조정 안내부 62 : 받침 부재
63 : 조정 레일 64 : 제동 부재
65 : 조정 부재 66 : 피스톤
67 : 로드 셀 68 : 압박 부재
69 : 높이 조정 브라켓 7 : 회전 운동 안내부
70 : 액추에이터 71 : 연결 부재
72 : 크랭크샤프트 73 : 제1 단부
74 : 제2 단부 81 : 제1 클램핑 부재
82 : 제2 클램핑 부재 9 : 타이어 구성요소
101 : 대안의 타이어 성형 장치 102 : 요동 부재
103 : 베이스 105 : 병진 운동 안내부
106 : 캐리지 107 : 대안의 회전 운동 안내부
170 : 안내 슬롯 또는 안내 릿지 171 : 안내 롤러
172 : 안내 아암 A : 커스프
B : 사이클로이드 경로 C : 원
D : 제어 포인트 E : 조정 방향
F : 병진 변위 G : 각도 변위
H : 높이 방향 L : 요동 라인
P : 요동면 R : 반경
T : 병진 방향 W : 회전 방향
X : 회전 중심

Claims (29)

  1. 타이어 구성요소의 결합 또는 절단을 위한 타이어 성형 장치로서, 타이어 성형 장치는 타이어 구성요소를 결합 또는 절단하기 위해 요동(rocking) 라인을 따라 요동 동작으로 요동면에서 이동 가능한 요동 부재를 포함하고, 타이어 성형 장치는 요동 라인에 평행한 병진 방향으로 연장되는 병진 운동 안내부와, 상기 병진 운동 안내부를 따라 상기 병진 방향으로 병진식으로 변위 가능한 캐리지를 포함하며, 상기 요동 부재는 메인 본체를 포함하고, 이 메인 본체는 일단부에 원의 열호(minor arc)를 획정하는 볼록 에지를 가지며, 타단부에서 적어도, 상기 원과 동심인 회전 중심까지 연장되고, 상기 요동 부재는 상기 회전 중심에서 캐리지에 의해 지지되고, 상기 회전 중심을 통과하여 요동면에 수직하게 연장되는 회전축을 중심으로 상기 캐리지에 대해 각도 변위 가능한 것인 타이어 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서, 타이어 성형 장치는 상기 회전축을 중심으로 한 요동 부재의 각도 변위 - 병진 방향으로의 캐리지의 병진 변위와 조합되어 요동 동작을 초래함 - 를 제어하는 회전 운동 안내부를 더 포함하는 것인 타이어 성형 장치.
  3. 제2항에 있어서, 회전 운동 안내부는 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위 대 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위 간의 비를 1:1로 제어하도록 구성되는 것인 타이어 성형 장치.
  4. 제2항에 있어서, 회전 운동 안내부는 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위 대 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위의 비를 1:0.9 내지 1:1.1의 범위 내로 제어하도록 구성되는 것인 타이어 성형 장치.
  5. 제4항에 있어서, 회전 운동 안내부는 요동 동작 중에 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위와 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위 간의 비를 가변적으로 제어하도록 구성되는 것인 타이어 성형 장치.
  6. 제2항에 있어서, 회전 운동 안내부는 제어 동작을 제공하는 액추에이터와, 액추에이터를 요동 부재에 연결하여 상기 제어 동작을 요동 부재에 부여하는 연결 부재를 포함하는 것인 타이어 성형 장치.
  7. 제6항에 있어서, 액추에이터는 회전식 제어 동작을 제공하는 회전식 액추에이터이며, 회전 운동 안내부는 회전식 제어 동작을 왕복 운동식 제어 동작으로 변환하는 크랭크샤프트를 포함하는 것인 타이어 성형 장치.
  8. 제7항에 있어서, 연결 부재는 크랭크샤프트를 상기 회전 중심으로부터 이격된 제어 포인트에서 요동 부재에 회전 가능하게 연결하는 로드(rod)를 더 포함하는 것인 타이어 성형 장치.
  9. 제8항에 있어서, 로드는 제어 포인트가 요동 동작 중에 사이클로이드 경로를 따라 이동되게 하도록 구성되고, 제어 포인트는 요동 동작 중에 사이클로이드 경로 내의 커스프(cusp)를 통과하여 이동하도록 배치되는 것인 타이어 성형 장치.
  10. 제2항에 있어서, 회전 운동 안내부는 병진 운동 안내부에 대해 고정 위치에 있는 안내 슬롯 또는 안내 릿지를 포함하고, 회전 운동 안내부는, 요동 부재에 대해 고정 위치에 있는 상기 회전 중심으로부터 이격되고, 안내 슬롯 또는 안내 릿지와 맞물려, 병진 방향으로의 캐리지의 병진 변위 중에 안내 슬롯 또는 안내 릿지를 따르도록 구성된 안내 롤러를 더 포함하는 것인 타이어 성형 장치.
  11. 제10항에 있어서, 안내 슬롯 또는 안내 릿지는 요동 동작 중에 안내 롤러가 따르는 사이클로이드 경로를 따라 연장되는 것인 타이어 성형 장치.
  12. 제1항에 있어서, 타이어 성형 장치는 요동 라인에 수직한 높이 방향으로 연장되는 높이 조정 안내부를 더 포함하고, 요동 부재는 상기 높이 조정 안내부를 따라 상기 높이 방향으로 이동 가능한 것인 타이어 성형 장치.
  13. 제12항에 있어서, 높이 조정 안내부는 요동 부재를 캐리지에 대해 높이 방향으로 이동시키기 위해 캐리지와 요동 부재 사이에 배치되는 것인 타이어 성형 장치.
  14. 제13항에 있어서, 타이어 성형 장치는, 받침(abutment) 위치에서 캐리지에 대해 고정 가능하고, 상기 받침 위치에서 상기 요동 부재를 위한 하한에 요동 부재를 떠받치도록 구성되는 받침 부재를 더 포함하는 것인 타이어 성형 장치.
  15. 제14항에 있어서, 받침 부재는 상기 요동 부재를 위한 하한을 조정하기 위해 높이 방향과 평행하거나 높이 방향을 가로지르는 조정 방향으로 조정 가능한 것인 타이어 성형 장치.
  16. 제15항에 있어서, 타이어 성형 장치는 조정 부재를 포함하며, 이 조정 부재는 캐리지가 조정 부재로 이동할 때에 받침 부재와 접촉하도록 병진 운동 안내부에 대해 고정 위치에 있으며, 조정 부재는 상기 접촉을 통해 조정 방향으로 받침 부재를 변위시키도록 구성되는 것인 타이어 성형 장치.
  17. 제1항에 있어서, 타이어 성형 장치는, 요동 부재옆에서 타이어 구성요소를 요동 부재에 대하여 요동 라인에 유지하도록 요동면의 양측부에서 요동 라인에 평행하게 연장되는 제1 클램핑 부재 및 제2 클램핑 부재를 더 포함하는 것인 타이어 성형 장치.
  18. 제17항에 있어서, 제1 클램핑 부재와 제2 클램핑 부재는 요동 라인으로부터 멀어지게 이동 가능한 것인 타이어 성형 장치.
  19. 제1항에 있어서, 볼록 에지는 접속(splicing) 에지인 것인 타이어 성형 장치.
  20. 제1항에 있어서, 볼록 에지는 절단 에지인 것인 타이어 성형 장치.
  21. 제1항에 있어서, 요동 부재는 회전 중심과 볼록 에지 사이의 반경을 갖고, 볼록 에지는 2 라디안 미만의 길이를 갖는 것인 타이어 성형 장치.
  22. 제21항에 있어서, 볼록 에지는 1 라디안 미만의 길이를 갖는 것인 타이어 성형 장치.
  23. 제1항에 따른 타이어 성형 장치를 사용하여 타이어 구성요소를 결합 또는 절단하는 방법으로서,
    - 하나 이상의 타이어 구성요소를 요동 라인에서 지지하는 단계; 및
    - 병진 운동 안내부를 따라 병진 방향으로 캐리지를 병진식으로 변위시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 타이어 성형 장치는 회전 운동 안내부를 더 포함하고, 상기 방법은 회전 운동 안내부를 사용하여 회전축을 중심으로 한 요동 부재의 각도 변위 - 병진 방향으로의 캐리지의 병진 변위와 조합되어 요동 동작을 초래함 - 를 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  25. 제24항에 있어서, 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위 대 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위는 1:1의 비로 제어되는 것인 방법.
  26. 제24항에 있어서, 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위 대 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위의 비는 1:0.9 내지 1:1.1 범위 내로 제어되는 것인 방법.
  27. 제26항에 있어서, 요동 동작 동안에 라디안 단위의 요동 부재의 각도 변위와 라디안 단위의 캐리지의 병진 변위 간의 비는 가변적으로 제어되는 것인 방법.
  28. 제23항에 있어서, 볼록 에지는 접속 에지이고, 상기 방법은 타이어 구성요소들을 상기 요동 동작에 의해 접속시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  29. 제23항에 있어서, 볼록 에지는 절단 에지이고, 상기 방법은 타이어 구성요소들을 상기 요동 동작에 의해 절단하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
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